充电“桩B”指南|为什么我的车充电速度没有宣传的那么快?
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图蔡欣宇 文蔡欣宇
编者按:后补贴时代将至,限行、限购政策依旧是买车的刚需,而买完之后的用车成为了消费者“触电”的关键。制约电动车出行半径的续航和充电,后者有着更高的优先级,这在E电园车友调查中有着直观体现:绝大多数车主认为,充电不便、时间过长给出行带来的负面影响,要比车辆的续航更让人“焦虑”……
[搜狐汽车·E电园·黑客]关于充电的难题五花八门,甚至可以用“十万个为什么”来形容,为此搜狐汽车·E电园·黑客联合推出《充电“桩B”指南》系列文章,这次就聊充电这一件事,所有问题为您逐一解惑。在本期文章中,我们将针对充电速度、充电习惯等问题进行探究,看看在充电中到底有哪些门道。
[ ·1· 为什么我的车30分钟充不了80%电量?]
关于这个问题,其实归纳下来主要有3方面的原因,首先我们要知道的是,厂家官方公布的30分钟或40分钟充电至80%,实际上指的是电量从20%或30%充至80%需要30-40分钟,而并非从电量0%时开始。
这主要是由于在电池充放电的过程中,电压是在一个区间内浮动的。当电池电量高的时候电压也高,而随着电量的消耗,电压也会降低。所以在馈电状态下,电压较低使得充电效率很难达到最佳状态。另外在低电量情况下,单体电芯的电压并不能保证一致,这也使得充电时必须平衡各个单体间的电压,导致充电效率下降。
而在充电末段(也就是SOC达到80%-90%时),为了保证电池安全及使用寿命,所以大多数厂家会选择限制充电功率,以减轻电池内部过热、过充等问题所带来的电池损伤。另外在电量即将充满时,电池自身的内阻也会明显上升,使得充电速率放慢。
(2)车桩不匹配问题严重 理想充电功率很难达到
看完了第一个问题,相信有朋友会问了,我快充的时候明明电量在30%-80%的范围之间,可怎么实际充电时间还是达不到官方数值呢?这就要说到充电桩与车辆的匹配问题了。一句话总结下来就是,每款车在快充时的策略不同,且不同品牌的充电桩在快充时策略也不同,车桩不匹配便会造成实际充电功率与官方数据不同的情况。
我们先来看看世界各国充电标准发展情况。从图中我们能够看到,各国对于快充的策略都不尽相同,在中国,现行的国标二代(GB-II)充电接口标准,其电压上限为750V,电流上限250A,根据我们中学物理学过的直流电路公式:功率(P)=电压(U)×电流(I)就不难算出,185kW就是我国目前快充速度的极限。
而在实际使用中,我们目前能够见到的最主流的快充桩便是国家电网的60kW直流快充桩,为了避免电流较大之后的发热问题,所以主流的60kW电桩采用的大多是额定500V电压×120A电流的策略,在图片中我们能够看到,测试车辆的需求电流为230A,远超国家电网60kW桩额定的120A,所以实际充电功率只能达到45kW上下的水平。
蔚来超充:大电流策略
当然,随着技术的发展,目前我们也能找到部分充电功率100kW以上的直流快充桩。有意思的是,在此类超级快充桩上,各个品牌的策略依旧不同。以我们曾经使用过的蔚来105kW超充、云杉智慧120kW超充为例,蔚来105kW快充桩额定输出电压500V,额定输出电流250A。
云杉智慧:高电压策略
而云杉智慧的120kW快充桩则选用了高电压策略,我们实测的唐EV600在该充电桩上充电电压在650V左右,充电电流则只有130A上下。两个品牌的充电桩一个选择了高电压、一个选择了大电流,策略完全不同。
对于车辆来说也是一样,以我们此前测试的
比亚迪唐)EV600以及蔚来ES8为例,唐EV600支持最高90kW的快充功率,其额定电压为750V,额定电流120A,是典型的高电压策略。而蔚来ES8则选择了大电流策略,使用105kW快充桩充电时,其电压仅为363V,但电流却高达233A。
看完上边的参数,大家是不是有些一头雾水的感觉,其实就像我们开头所说的,快充策略或者说标准的不统一,造成了市面上车辆、充电桩策略不尽相同的情况,想要找到和自己的车辆完全匹配的快充桩,在现阶段的确是件很难的事情。
(3)温度不在正常范围内充电效率也会受到影响
温度对于电池系统的影响就比较容易理解了。简单来说,温度过高时,容易出现过充现象;而在温度过低时,则会出现充电效率下降的现象。下面我们来具体解释一下温度对于电池系统的影响。
在高温情况下,主要问题是过充电。电池温度增高时,内部物质的活性增加。因此,充电时充电反应速度快,充电电流大,容易出现过充现象损伤电池。而在低温情况下,内部物质活性降低,电极上的溶解变得困难,充电时消耗后很难得到补充,所充电电流大幅度下降,效率下滑明显。
当然针对高温以及低温情况,各车企也采取了相应的方法予以应对,比如目前很多车辆都配备的充电低温预热系统。其基本工作原理是,在充电低温预热功能开启过程中,来自充电桩的电量为PTC及管路内部的冷却液加热,并进入电池内部预热电芯。直到电芯温度达到相对合适的工作温度后,再逐步提升充电功率为电池充电。
威马EX5也另辟蹊径,配备了柴油加热系统,适用于温度极低的地区。其工作模式也不难理解,车辆搭载容量为6L的油箱,通过柴油加热冷却液,冷却液再通过管路加热电池组。这也使得EX5可以在不损耗自身电池电量的情况下,让电池达到合适的温度区间。
[ ·2· 快充虽快但对电池真的好吗?]
毋庸置疑的是,使用直流快充充电在时间上有着很大的优势,但长期采用快充真的好吗?实际上,无论是快充还是慢充,电池充电时候,是电池内部的电芯正极锂离子Li+移动至电芯负极的过程。如果将电池看做一杯水,慢充过程就是细水长流的倒水方式,而快充则可以相对夸张的理解为用高压水枪加水,洒水等问题则难以避免。这也就不难理解,相对柔和的慢充对电池没有太大伤害,而快充过多则会产生一定的负面影响。
频繁采用快充模式,对电池产生的主要伤害有两种,一是加速电池的电池极化,二来可能导致电芯析晶。
电池极化简单理解就是当持续充电电流较大时,电极处的离子浓度升高,极化加剧。同时大电流充电,电池内阻的增大,也会引起发热效应,从而出现电解液反应分解、产气等问题。如果处理不好则会对电池造成损伤。
电芯析晶则是指在快充或低温条件下,锂离子可能会在表面析出形成枝晶锂(又称析晶)。枝晶锂会刺穿隔膜,造成二次损耗,降低电池容量。而晶体达到一定数量后,还会刺破电芯隔膜,出现电池短路的情况。
所以在日常使用中,我们还是建议大家采用快充慢充相结合,以及浅充浅放的策略,也就是不将电量完全充满,也不要等到电量即将耗尽再补充电能,这样才能做到保证充电效率的同时减少充电过程中的电池损耗。
通过本文的解读,相信您对于电动汽车充电中的那些门道都有了更加深入的了解,电动汽车的充电过程以及充电标准的制定绝非我们想象中的那么简单,而现阶段标准的不统一以及各家厂商策略的不同也对大家的日常用车造成了一定影响,当然我们相信随着新能源产业的发展,这些问题都会得到解决。那么关于充电还有哪些问题是需要注意的呢?欲知详情,敬请持续关注搜狐汽车·E电园·黑客《充电“桩B”指南》系列的后续文章。